旋转电机驱动装置的制造方法_4

文档序号:9291985阅读:来源:国知局
低,因此,存在旋转电机MG的旋转控 制的流畅度也降低的可能性。因此,优选向频率增大的方向调整开关频率fc。作为一个方 式,优选以成为比直流侧电压增益的值成为最大的频率高的频率的方式设定开关频率fc。 根据图7可知,直流侧电压增益的值成为最大的频率是共振频率frp。若以成为比共振频率 frp高的频率的方式设定开关频率fc,则开关频率fc的2倍的频率被向成为相对于共振频 率frp较高的频率的方向调整。即,在该情况下,开关频率fc的下限频率fmin成为共振频 率frp。
[0060] 另外,作为一个方式,也优选将成为与频率为"0"时的增益相同的值的频率(f2) 作为开关频率fc的下限频率fmin。根据图7等可知,直流侧电压增益的值随着频率从零开 始增大而增大,在共振频率frp成为最大值(共振点),并以该共振点为拐点,随着频率增 大而减小。因此,直流侧电压增益的值成为使频率为零时的值的频率以上的频率是比共振 频率frp高的频率。由于开关频率fc的2倍的频率(2fc)成为更高的频率,所以进一步避 开共振频率frp。其结果,能够进一步抑制系统电压、系统电流的脉动增大。尤其是在共振 频率frp较低的情况下,与将开关频率fc设定在共振频率frp附近的情况相比,能够使共 振频率frp与开关频率fc的2倍的频率(2fc)之间进一步分离。另外,根据上述式(2)可 知,频率为"〇"时的增益的值是"蓄电池电阻Rb(电源内部电阻Rps) =g2"。另外,该情况 下的下限频率fmin由下述式(6)表示。
[0061] [式 6]
[0062]
[0063] 另外,在将开关频率fc设定为比共振频率frp高且在"f2"以下的频率的情况下, 虽然开关频率fc的2倍的频率(2fc)的增益的值增大,但由于下述的旋转电机MG的旋转 频率的6次高次谐波成分减小,所以能够在其权衡下设定开关频率fc的下限频率fmin。在 将开关频率fc的下限频率fmin设定为"f2"以上的情况下,虽然旋转电机MG的旋转频率 的6次高次谐波成分增大,但开关频率fc的2倍的频率(2fc)的增益的值减小,所以优选。
[0064] 另外,优选也规定开关频率fc的上限频率fmax。若开关频率fc变高,则每单位时 间的开关次数增加,所以逆变器10的开关损耗也增大。因此,优选不仅对下限频率fmin既 定条件,对于上限频率fmax也既定条件,下述该条件。
[0065] 蓄电池电阻Rb随着蓄电池11的工作温度(旋转电机驱动装置100的工作温度) 而变动。因此,下限频率fmin也随着温度而变动。图8示出工作温度范围内的最高温度 (例如60[°C])与最低温度(例如一 40[°C])时的直流侧电压增益的频率特性的模拟结 果。图8中的粗线表示工作温度范围内的最高温度下的频率特性,细线表示最低温度下的 频率特性。在本实施方式中,最高温度时的蓄电池电阻Rb是gl[Q],最低温度时的蓄电池 电阻Rb是g3[Q],"g3 >gl"。
[0066] 如上述那样,频率为"0"时的直流侧电压增益的值是蓄电池电阻Rb。由于蓄电池 电阻Rb具有工作温度越低越大的性质,所以在工作温度范围内,最低温度时的蓄电池电阻 Rb的值最大。因此,开关频率fc优选基于使用了旋转电机驱动装置100的工作温度范围内 的最低温度下的蓄电池电阻Rb(电源内部电阻Rps)的值的直流侧电压增益的频率特性来 设定。在该情况下,开关频率fc被设定为至少以基于最低温度下的频率特性的频率"f3" 作为下限频率fmin,不成为过度高的频率地被适当地设定。当然,并不妨碍考虑可靠性而将 开关频率fc设定为以基于最高温度下的频率特性的频率"fl"作为下限频率fmin。另外, 例如如图7所示,并不妨碍被设定为以基于常温(20~25[°C])下的频率特性的频率"f2" 作为下限频率fmin。
[0067] 然而,在考虑了搭载旋转电机驱动装置100的车辆的情况下,也存在蓄电池11的 供给源、逆变器10的IGBT3的供给源、以及控制装置8的供给源分别不同的情况。换句话 说,即使在蓄电池电阻Rb、蓄电池电感Lb、以及IGBT3的耐压等因车辆而不同的情况下,也 期望控制装置8能够设定适当的开关频率fc。如上述那样,根据本发明,能够基于直流侧电 压增益的频率特性来设定开关频率fc,能够广泛地应用该技术。
[0068] 图9示出在使蓄电池电阻Rb恒定的状态下使蓄电池电感Lb变动而求出直流侧电 压增益的模拟结果。这里,"LI>L2 >L3 >L4"。可知在任何的情况下均能够超过共振点 而在高频率侧适当地设定开关频率fc。像这样,本发明能够提供一种对于旋转电机驱动装 置100的硬件结构的依赖性较低,能够广泛地应用的技术。
[0069] 如上述那样,控制装置8例如在通过计时器管理的一次基本控制周期执行一次电 流反馈控制。若开关周期Tc(= 1/fc)相对于该基本控制周期较短,则在电流反馈控制未 追随的状态下输出许多的开关控制信号,控制的分辨率降低。其结果,容易因马达的硬件结 构和逆变器的硬件结构而针对系统电压Vdc重叠旋转电机MG的旋转频率的高次谐波成分, 尤其容易重叠6次高次谐波成分。在该6次高次谐波成分成为图6所例示的共振点(Q2) 的附近的频率这样的情况下,被重叠于系统电压Vdc的6次高次谐波成分的振幅变得非常 大。其结果,蓄电池电流lb的脉动也增大,产生促进蓄电池11的劣化的可能性。
[0070] 为了抑制这样的6次高次谐波成分,有与开关周期Tc的短期间化(开关频率fc 的高频率化)相应地将基本控制周期也短期间化,使控制的分辨率得以维持的方法。以下, 使用作为用于使理解容易的目标的数值进行说明,但其即不限定发明也不表示具体例。例 如,设定在开关周期Tc为200[ys](开关频率fc为5[kHz])的情况下基本控制周期为 100[以]。这里,在开关周期1^成为1/8倍的25[以](化:40[1^])的情况下,通过将基 本控制周期也设为1/8倍的12. 5 [ys],能够抑制6次高次谐波成分的问题。
[0071] 但是,需要在基本控制周期的期间内例如执行一次电流反馈控制等规定的处理。 因此,能否进行基本控制周期的缩短例如取决于成为控制装置8的核心的微型计算机的处 理能力。在处理能力不足的情况下,需要使用能够进行高速处理的高性能的微型计算机,或 者进行通过多个微型计算机进行的并列处理,使控制装置8的成本增大。因此,优选在适 当的范围内实施基本控制周期的缩短。作为一个方式,基本控制周期优选被设定在从与开 关周期Tc同一周期至4倍的周期之间。在上述的例子中,基本控制周期被设定在12. 5~ 50[ys]的范围内。
[0072] 图10示出使基本控制周期不同而模拟出的蓄电池电流lb的波形。在图10中,以 粗的双点划线示出作为相对的目标,在开关周期Tc为200 [ys],基本控制周期为100 [ys] 时未显著观测到6次高次谐波成分的转速中,使开关周期Tc为25[ys]的情况下的、蓄电 池电流lb的脉动(6次高次谐波成分)。图10(a)表示基本控制周期依然是100[ys]的情 况,图10(b)表示将基本控制周期变更为50[yS]的情况。根据图10(a)与图10(b)的比 较可知,通过缩短基本控制周期,蓄电池电流lb的脉动的振幅变小。在该模拟中,虽然将基 本控制周期设定为开关周期Tc的4倍,但表示即使是该程度也能够得到产生于蓄电池电流 lb的脉动的抑制效果。
[0073] 在实用方面,优选以蓄电池电流lb的脉动收敛在考虑蓄电池11的劣化等设定的 上限振幅的范围内的方式设定基本控制周期。另外,由于产生开关周期Tc越短(开关频率 fc越高),越使基本控制周期缩短的必要,所以优选即使在开关周期Tc的设定时也考虑基 本控制周期。在上述的说明中,示出使用直流侧电压增益的频率特性设定开关频率fc的基 准。该基准作为定量的基准非常有用,但在概念上,开关频率fc优选被设定为满足以下这 样的基准。另外,基本控制周期也同样地在概念上优选被设定为满足以下这样的基准。
[0074] S卩,开关频率fc优选被设定为满足以下的两个条件。
[0075] (al)与开关频率fc相应地产生的系统电压Vdc的脉动(2fc的脉动)收敛在能够 实现逆变器10的IGBT3 (开关元件)的保护那样的范围内,
[0076] (a2)与开关频率fc相应地产生的蓄电池电流lb的脉动(2fc的脉动)收敛在能 够实现蓄电池11的保护那样的范围内。
[0077] 另外,基本控制周期优选被设定为满足以下的两个条件。
[0078] (bl)基于与旋转电机MG的旋转速度相应地产生的6次高次谐波成分的系统电压
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